Как собственными силами сложить колпаковую печь Кузнецова

О печах Игоря Викторовича Кузнецова вспоминают, когда заходит речь об экономности и эффективности обогрева дома. Начав с 60-х годов ушедшего века, наш соотечественник разработал и воплотил в жизнь десятки проектов колпаковых печей, применяющих в работе принцип свободного движения газов (СДГ). Востребовательность данных изобретений велика: заграничные производственники оборудования для отопления тщательно изучают навык внедрения печей-кузнецовок. Печи из кирпича улучшаются, разрабатываются варианты комбинированного типа, совмещающие разные функции — отопления, приготовления пищи, банные, котлы и т.д.

Что такое печь Кузнецова и где она применяется

Отопительные домашние печи разделяют на 2 типа: канальные и колпаковые. В канальных движение газов по дымоотводу происходит под принудительным воздействием тяги. Проходя по узким каналам в середине массива печи, газ отдаёт тепло в стенки и, раскаляя кладку из кирпича внутри, греет помещение. Но неравномерное нагревание печи под воздействием укрепленной тяги изнашивает кладку, возникают трещины. Стоит еще сказать, что неширокий дымоотвод строиться на существенную высоту — это затрудняет работу в низких зданиях.

Универсальная колпаковая печь с лежанкой: нагревает помещение быстрее, направляя тепловые потоки от 2-ух конструкций

Колпаковые печи в середине устроены иначе: с большими полостями в виде перевёрнутых колпаков. Они находятся или в горизонтальном положении, или вертикально друг над другом. И дым покидает топочную камеру за счёт свободного направления: горячий воздух подымается, ударяясь о колпак, надолго задерживается там, а при постепенном остывании опускается. За счёт циркуляции холодных и горячих потоков тепло не выходит сразу из печи, продолжительно поддерживая температуру стенок. Степень теплопередачи при этом увеличивается, так как время контакта горячих газов с теплообменным аппаратом возрастает. КПД в большинстве моделей превосходит 90%.

Рождение отопительных систем и обогрева, применяющих свободное движение газов, связано с именем выдающегося профессора теплотехники Грум-Гржимайло В.Е., который заложил теоретические основы колпаковых печей в конце 19 — начале 20-го века. Дальше развитию темы содействовали работы его ученика и последователя, кандидата технических наук Подгородникова И.С. В результате система СДГ (свободного движения газа, в отличии от ПДГ — принудительного движения газа, которое применяется в русских печах) была улучшена и запатентована Кузнецовым И.В. в РФ.

Печи применяются не только для обогрева помещений, но также и в химическом производстве, в металлургической сфере для плавки металлов. Так, к примеру, на крупнейшем сталелитейном заводе в г. Запорожье, вместе с доменными, применяются две колпаковые печи. В химической промышленности активно используются муфельные печи, которые по собственной сути считаются нагревательными системами со свободным движением газов (СДГ).

Рабочий принцип муфельной и колпаковой печей аналогичен — горение происходит без принудительной тяги

Плюсы и минусы печи Кузнецова

Колпаковые печи — явление в строительстве довольно новое. Отопление домов такими печами не носит групповой характер. Чаще предпочтение отдаётся классической русской печи, проверенной столетиями. Печи Кузнецова пока не могут похвастаться такими эксплуатационными сроками. Зато прямо сейчас заметны очевидные преимущества новой системы отопления.

• высокий КПД (КПД) — до 95% (чтобы сравнить КПД русской печи в диапазоне от 30 до 60%);
• большая экономия материалов во время строительства: колпаки — это пустоты, экономия кирпича составляет до 50%;
• укороченный дымоотвод — экономит материалы и рабочее время, не просит больших потолков в здании;
• доступность разных модификаций (универсальность): печь может быть соединена с камином, варочной плитой, сушилкой, лежаком и т.д.
• простой механизм встраивания для контура отопления водяного типа и горячего водообеспечения;
• нет жёстких ограничений для дизайна: печь может находится в любых местах — в углу, в самом центре помещения, вдоль стенки (есть многокаскадные конструкции, которые обогревают несколько этажей одновременно из одной камеры сгорания и с одним дымоотводом);

Расположение в углу колпаковой печи: комфортно для сочетания камина с печью в доме за городом

Дополнительные плюсы в работе:

• легкость эксплуатации: чистка печи выполняется 1 раз в пару лет, профилактика не просит особой подготовки и наличия инструментов;
• применяется любой вид топлива — твёрдый, жидкий и газообразный;
• фактически отсутствие золы и пепла в зольной камере: все топливные материалы полностью (без твёрдого остатка) сгорают;
• небольшое количество сажи в дымоотводе: в трубу попадает «холодный» дым, и конденсат, вызывающий коррозию дымоотвода, почти не появляется;
• эксплуатационная простота: регуляция горения топлива в топке происходит автоматично (при чрезмерном огне газы из колпака опускаются в топочную камеру и притормаживают горение, а при слабой интенсивности пламени появляется добавочная струйка приточного воздуха, которая приводит к усилению горения);
• экономия топлива: большая эффективность пиролиза дает возможность при маленьких расходах одинаково давать помещение теплом.

Например, в доме площадью 100 м 2 достаточно сжигать 5–7 головешек 2 раза в течении дня (в общем 15–17 кг) для поддерживания температуры +25 о С при наружном морозе -25 о С.

Важные свойства подобной печи при работе: колпак всегда заполнен горячим воздухом, который не дает возможность холодным потокам подниматься, зажимая их к нижней части печи. Благодаря этому несвоевременно закрытая задвижка практически не оказывает воздействия на остывание конструкции.

А минус у печей Кузнецова только один — мало специалистов, способных правильно и со знанием дела воздвигнуть конструкцию. Благодаря этому цена работы высока. Идеальный вариант — поручить кладку сертифицированному профессионалу, прошедшему фактическое обучение на авторских семинарах Игоря Кузнецова. Их контакты можно найти на официальном сайте изобретателя.

Там же предоставлены проекты для приватного пользования (если вы все таки захотели построить собственными силами) и очень много моделей — от печи с сушилкой до банной, отапливающей одновременно парилку с предбанником в самых различных режимах. Есть и соедененные разнородные варианты для дома, дачи или помещений служебного характера. Только одно ограничение — нельзя тиражировать модели в сети без ссылки на источник.

Обучение специалистов печного дела: тут и расскажут, и на вопросы ответят, и покажут на деле, как строить печь самому

Много слышала положительно-восторженных отзывов о чудо-печах Кузнецова. Две из них видела. На вид — великолепная аккуратная и достойная работа. По словам обладателей данных творений — Новый год на дачном участке им встречать не страшно: и в тепле, и накормлены, это при том что дачи-то у них для проживания летом… К лету в первую очередь обзаведусь аналогичный печечкой! Благодарю Кузнецову, живёт на Урале, а тепло его печей всю Московскую (и не только!) область греет!

Мария

https://www.forumhouse.ru/threads/25415/

Виды «печей-кузнецовок»

Печи делают из кирпича или металла.
Железные — для маленьких помещений, времянок. Они меньше размерами и быстро разогреваются. Но и быстрее охлаждаются, так как проводимость тепла металла значительно больше, чем у кирпича. Есть специализированные печи из металла в форме круга, имеющие очень большой коэффициэнт полезного действия.

По собственным функциям печи Кузнецова делят на следующие типы:

• отопительные;
• варочные;
• барбекю и гриль;
• камины;
• комбинированные печи.

Каждый вид печей применен для определенной цели и решения конкретных задач.

Стали популярными варочно-отопительные комбинированные печи. Они не только согревают дома, но и достаточно удобны для готовки пищи. Наличие шкафа духового со постоянной температурой дает возможность не только тушить и печь, но и печь хлеб. Печи с сушильной камерой успешно справляются с заготовкой сушёных грибов, фруктов и ягод. Ещё в печь встраивают водонагревающий шкаф, получая тёплую воду для домашних потребностей.

Многоцелевая колпаковая варочная печь с плитой: первый колпак греет помещение, а второй применяется как электроплита или бойлер

Банные печные устройства обогревают одновременно парилку, воду для мойки и помещение для отдыха. Есть, к примеру, печь для бани, совмещённая с камином, где приготавливают пищу на тлеющих углях, а в парильном отделении можно менять режим мокрой бани на режим сауны.

Банный вариант печи Кузнецова: после растопки подобной печи уже не надо настраивать её работу и смотреть за режимом температур — процесс самоподдерживающийся

Самой яркой характерной чертой печей Кузнецова считается её многосторонность. Печь работает не только от классических видов топлива, но и от сети. В данном случае в камере сгорания располагают электронагревательные приборы (Нагревательные элементы трубчатого типа).

Галерея фотографий: съёмка работы печи Кузнецова тепловизором

У всех моделей теплораспределение по корпусу печи происходит снизу вверх. Впрочем после прекращения камеры сгорания остывающая печь в течение долгого времени удерживает тепло как сверху, так и в нижней. За счёт этого, обогрев помещения выполняется одинаково, без сильных температурных перепадов.

Печная конструкция Кузнецова, её характерные характерности

Отличие колпаковых печей от тяговых состоит в устройстве теплообменного аппарата. В классическом варианте горячие газы из топочного отделения до трубы проходят сквозь несколько ходов дымоотвода, по дороге отдавая часть тепла в кладку из кирпича. Скорость их движения зависит от интенсивности пламени в топке и тяги, создаваемой печной трубой. КПД при подобном устройстве меняется от 30 до 60%, часть тепла «летит в трубу». Тягу регулируют с помощью дверки поддувала и печной задвижки. Для поддерживания тяговой печи в хорошем состоянии нужно постоянно счищать сажу с дымоотвода и освобождать зольную камеру от остатков топлива.

Система канального движения горячих газов печи: газы проходят под большим тяговым давлением, не успевая полностью отдавать своё тепло плотно выстроенным рядам кирпичей

У печи Кузнецова внутренняя полость собой представляет доступное пространство, называемое колпаком. Попавшие в него горячие газы, отдают тепло в стенки и, остывая, опускаются вниз.

Холодные (синие стрелки) и горячие (красные стрелки) газы двигаются по самым разным траекториям, одинаково распределяясь в полостях куполов

Воочию представить процесс можно, накрыв горящую спичку стеклянной банкой. Дым от потухшего пламени в первую очередь поднимется вверх, к донышку банки, а, остывая, вдоль стенок опустится вниз. Дым двигается добровольно, как и горячий воздушный поток в печи Кузнецова.

Между колпаками в первую очередь оставляется «сухой шов» в 2–3 см — это узкое отверстие, через которое происходит перетекание остывающих газов из одного резервуара в другой. Более горячий дым двигается другим путём, практически не пересекаясь с холодными струями. В результате общая отдача тепла становится максимально предполагаемой.

Варианты вертикального расположения колпаков: при этом способе соединения куполов теплообменный аппарат ставят сверху второго свода, делая больше площадь обогревающей поверхности

Рабочая эффективность печи увеличивается при выкладке 2-ух и более колпаков. Их расположение Без разницы: в плоскости расположенной вертикально или горизонтальной. Размеры и формы их бывают самыми разными. Толщина теплообменных стен ложиться в большинстве случаев в один кирпич — так убыстряется теплопередача.

Проекты печей для приватного малоэтажного домостроения

Создано уже около 150 проектов колпаковых печей, воплощённых в жизнь. Они все прошли тестирование временем и удачно работают. Команда единомышленников Кузнецова продолжает разрабатывать новые варианты, совершенствуя действующие. На его сайте выложена полная информация с подробным описанием и советами по изготовлению печей.

Модели проиндексированы и записаны аббревиатурой. К примеру, ОВИК означает «варочная печь с плитой Игоря Кузнецова». ОИК — просто «отопительная» и т.д. Каждый проект сопровождается пошаговой инструкцией и наглядной порядовкой, сделанной в программе «AutoCAD»

Заниматься расчётами и вычислениями не надо: на ресурсе даны точные обмеры и описания готовых проектов. Если понадобится можно связаться с Кузнецовым и обговорить условия проектирования с постановкой определенной задачи.

Вертикально размещенные колпаки дают возможность построить узкую печь, если помещение очень небольшого размера

Печь можно ставить в каждый дом: новостройку или в уже выстроенный. Однако строительство в готовом доме будет стоить дорого, так как нужно будет частично демонтировать крышу для вывода дымоотвода. Работы лучше спланировать на тёплое время. Чтобы правильно подобрать место для установки печки, необходимо не забывать про то, что чем ближе она размещена до центра помещения, тем равномерно будет обогрев. В то же время печь располагают ближе к парадной двери — удобнее заносить горючее.

Видео: постройка печи Кузнецова с водяным котлом

С самой большой теплоотдачей работает куполообразная печь круглой формы. Однако если речь идёт о маленьком помещении и радиус окружности печи менее двух метров, появляются осложнения с установкой печного литья — дверок камеры сгорания, очистных карманов и т.п. Детали из металла, которые рассчитаны на ровные плоскости, не ставят в полукруглые формы: появятся зазоры и щели, что непозволительно.

Схематичное изображение функционирования печи с горизонтальными разрезами-порядовками помогает лучше понять специфику выкладывания кирпичей

Специалист с помощником выкладывает колпаковую печь за 2–3 недели (в зависимости от трудности модели). Процесс неторопливый, просит высокой внимательности, подгонка всех деталей должна быть старательной, с замерами. Новичку же потребуется побольше времени, и к этому необходимо готовым быть в начале работ.

Инструменты и материалы

Для самостоятельного выполнения работ по установке печи потребуется:

Кирпичи двух вариантов: красный полнотелый (марки не ниже М150) и огнеупорный шамотный (ШБ-8).

Шамотный и красный крипичи отличаются собственными характеристиками: огнеупорный кирпич огнеупорный, но более непрочный, а кирпич красного цвета отлично держит влагу и применяется как правило как отделочный

Состав смеси, изготовленной на производстве: глина красная природная, песок кварцевый, песок формовочный

Чугунные печные задвижки изготавляваются на заказ по верным размерам, чтобы не было щелей, пропускающих воздух

Длина уголка определяется в зависимости от конструкции камеры сгорания

Толщина металлического прутка и размер ячейки определяется в зависимости от нагрузки на сам фундамент

Из инструментов понадобятся:

Мастерок каменщика, молоток, кельма, расшивка.

Инструмент каменщика следует всегда держать при себе, чтобы каждый раз не отвлекаться в ходе работы в поиске необходимого в настоящее время

Приготовление кладочного раствора — дело важное: чем лучше вымешан раствор — тем надёжнее будут швы кладки

Все устройства гораздо делают легче процесс строительства печи, и важно выучиться правильно ими пользоваться

Работы по подготовке перед сборкой печи

Очень важный этап перед возведением печи — закладывание фундамента. К его устройству надо подходить очень серьезно, потому что ошибочно залитый фундамент сведет на нет все труды — просевшая печь в конце концов даст трещины и развалится.

Пример фундаментного устройства из белых кирпичей с названиями применяемых материалов и разметкой

Для того чтобы фундамент подходил требованиям норм, его линейные размеры должны на 10–15 см превосходить размеры печного основания.

Порядок фундаментной закладки под печь следующий:

1. Выкапывается приямок в грунте на глубину не менее 0,9 м (на глубину обмерзания почвы в холодный период года). Края ямы обязаны быть если есть возможность идеальными и вертикальными — это предотвращает чрезмерный расход раствора на основе цемента.
2. На днище котлована сыпется чистый песок на высоту не менее 15 см. Рабочие называют это подушкой. Время усадки подушки — 2–3 суток.
3. Сбивается дащатая опалубка и материала который находится под рукой. Высота верхней точки опалубки должна совпадать с уровнем пола в доме (минус 2 кирпича, т.е. приблизительно 13 см).
4. Устанавливается арматура. Это может быть сетка из металла с ячейкой от 50 мм и толщиной прутка от 5 мм и выше. Сетка не должна лежать на дне ямы, а размещается в середине толщи фундамента. Хорошее место — выход бетона из почвы наружу.
5. Заливается раствор из бетона. В состав может включаться гравий и тяжёлые минеральные добавки. Хорошим практическим дополнением будет гидрофобизатор, предотвращающий впитывание влаги в фундамент во время эксплуатации. После заливки верхнюю поверхность равняют в горизонтальной поверхности и тут же ликвидируют все большие недостатки, разглаживая мастерком или шпателем.

Время полного засыхания фундамента считается от 20 до 30 суток, в зависимости от погодных условий. Но начинать установка печьки можно уже спустя семь дней, когда раствор схватится и окаменеет. Оптимальный вариант усадки фундамента — один год (полный цикл обмерзания и оттаивания грунта).

Один из видов сооружения печи Кузнецова собственными руками

в начале кладки внимание свое обратите на следующие решающие моменты:

• между основанием и первыми рядами печи ложится слой гидроизоляции. Это может быть рулонный кровельный материал или фольгированная изотермическая плёнка (фольгой вверх, для отражения энергии тепла);
• вносить изменения в порядовку очень нежелательно. Это способно привести к неверной работе печи в последующем. Авторские проекты Кузнецова проверены как показала практика, это обеспечивает качество и служебные сроки печей. Единственное в виде исключения могут быть ряды сплошного перекрытия, которые для эстетической цели можно изменять;
• для лицевой кладки выбираются кирпичи без сколов, трещин и прочих видимых недостатков;
• резка кирпичей выполняется с помощью угловые шлифовальные машины. Края и плоскости должны оставаться ровными и гладкими: рваная форма неприемлима.

Ниже приводится порядовка колпаковой печи И.Кузнецова с комментариями и советами.

Пример порядовки колпаковой печи: строгий порядок выкладывания рядов обеспечит прочность и долголетие всей конструкции

1. Первый и второй уровни ложатся шамотным огнеупорным кирпичом. При этом используется печной скрепляющий раствор. Жаростойкий слой устранит уход энергии тепла в фундамент.
2. В дымоотводах устанавливается 4-ре очистные дверки (размеры типовые) для комфорта при обслуживании печи.
3. Колосниковая решётка ложится на 5 уровне. Одновременно закладываются перегородки между поддувалом, камерой сгорания и колпаком.
4. Начав с 5 ряда до 14, ложиться топка из огнеупорного кирпича. Необходимо помнить, что между шамотными и красными кирпичами кладки нужно оставлять компенсационный просвет. Это сбережет печь от повреждений, появляющихся при термическом расширении материалов.
5. Установка дверей камеры сгорания и поддувала выполняется с помощью асбестового уплотнителя.

Асбестовый уплотнитель щелей топочной камеры дает возможность удерживать тепло между металлом и кладкой из кирпича

Перекрытие камеры сгорания осуществляется 2-мя железными опорными уголками. Размеры выбираются в согласии с нагрузкой, длина плеча стартует от 45 мм.

Тепловой просвет между огнеупорным кирпичом камеры сгорания и корпусом печи бережет кирпич от разрушений во время нагрева печи

Следуя точным указаниям порядовки, сложить печь-кузнецовку по силам каждому мужчине, умеющему обращаться с камнем и раствором. Главное — исполнять горизонтальные и вертикальные проекции конструкции.

Справляется с подобной работой даже представительница слабого пола: строить печь собственными руками интересно и увлекательно

После завершения кладки печь необходимо проверить и провести контрольную растопку. Интенсивность первой камеры сгорания не должна быть высокой. Плавное нагревание корпуса одинаково высушивает раствор цемента по разным направлениям, начиная от зольной камеры до выхода трубы для дымохода наружу.

Видео: проект печи Кузнецова в 3D

Видео: проект печи Кузнецова в 3D (часть 2)

Эксплуатационные особенности колпаковых печей

Первое — это автоматизированный режим горения топлива.
В печи прямого сжигания при растопке поддувало рекомендуется открыть на самую большую ширину, чтобы создать большую тягу в печи. После, по мере усиления огня в камере сгорания, дверь понемногу прикрывают, чтобы температура пламени немного уменьшилась, а тепло в большей степени передавалось в пространство помещения.

Печь прямого сжигания просит к себе постоянного внимания, а «в награду» ещё и пачкает собственного хозяина и пространство вокруг себя

В колпаковых печах действия дверками и печными задвижками не имеют смысла. Интенсивность горения изменяется соотношением объёма колпаков и топочной камеры. Это происходит автоматично, необходимо только распалить огонь и заложить нужное кол-во дров или иного топлива.

Второе, что приятно поражает — это нет потребности повседневных чисток зольника. Любой горючий материал горит в печи полностью, без твёрдого остатка. Копоть на стенках печи почти не появляется: в результате пиролиза происходит окисление углерода до состояния угарного (и частично углекислого) газа.

Видео: испытание печки Кузнецова

Дымоходная задвижка, прикрытая неплотно, не приведёт к выхолаживанию печи: горячие газы будут пребывать в куполе до той поры, пока не отдадут всю энергию тепла кирпичам.

Итак, сооружение колпаковой печи Кузнецова доступно для абсолютно всех. Впрочем, если самостоятельная печная кладка вызывает сомнения, лучше обратиться с просьбой о помощи к профессионалам. Их участие не только уменьшит время строительства, но еще послужит гарантией в последующей эксплуатации печного агрегата.